21-Oct-17 Physics 1 (Garcia) SJSU

Struja

Voda ce nastaviti da tece jer ce

se razlika pritisaka odrzavati sa

pumpom.

Voda tece od rezervoara

pod vecim pritiskom ka

rezervoaru sa manjim

pritiskom; protok ce

stopirati kada nestane

razlike u pritiscima.

21-Oct-17

Elektricna struja

Isto kao tok vode gde se usmereno krecu molekuli vode, elektricna struja je tok naelektrisanja.

U kolu, elektroni prave tok naelektrisanja.

ON

OFF

21-Oct-17

Ampermetar

Ampermetar meri elektricnu struju.

Naponski

izvor

str

uja

Ampermetar

Ampermetar

Struja se uvecava sa uvecanjem napona.

Zbog konzervacije naelektrisanja, ista struja tece u sijalicu I od sijalice. (podesavajuci napon)

sijalica

Ampermetar uvek

ocitava istu

vrednost.

Naponski izvor

Naelektrisanja teku samo kada se “guraju”. Stalna struja

zahteva odgovarajuci “pumpni” uredaj da bi se

obezbedila razlika elektricnog potencijala—napon.

Prosta hemijska baterija Prosti mehanicki generator

Limun

Bakar

Aluminijum

Hemijska baterija

Baterija odvajaju pozitivna od negativnih naelektrisanja koristeci hemijske reakcije.

Hemijska potencijalna energija se konvertuje u elektricnu energiju.

21-Oct-17

Electricni otpor

Struja zavisi ne samo od

napona nego I od

elektricnog otpora

provodnika.

Sto je veci presek zice

otpornost je manja.

Kraca zica ima manji otpor

od duze.

Vise vode ce proticati kroz

deblje crevo nego kroz tanje pri

istom pritisku vode.

21-Oct-17

Omov zakonRelacija izmedju struje, napona I otpornosti

je data Omovim zakonom,

(Struja) =

Amper je jedinica za struju; simbol je A

Volt je jedinica za napon; simbol je V

Om je jedinica otpornosti; simbol je Ω

(Napon)

(Otpornost)

21-Oct-17

Omov zakon

Merenjem napona, struje I otpornosti u prostom kolu se moze dokazati Omov zakon.

Ampermetar Galvanometar

Otpornik

Baterija

Otpornost vodeVoda provodi struju

Otpornost vode

Cista voda ima veliku otpornost; necistoce

kao so smanjuju otpornost.

Naponski

izvor

str

uja

sijalica

Ampermetar

Slana

Voda

Kada se so rastvori

natrijum I hlor su

naelektrisani (joni).

Ta pokretna

naelektrisanja

omogucuju

provodjenje struje u

vodi.

Nervni sistem

Nervni sistem kod zivotinja koristi elektricnu struju da signalizira kontrakciju I relaksaciju misica.

Noga zabe se grci kada

elektricna struja prolazi kroz nju.

Provodenje ljudskog srca

Najvazniji elektricni signal u

nasem telu je periodicni

signal koji kontrahuje I

relaksira srcani misic I

tako pumpa krv u telo.

Bez tog konstantnog toka

krvi u telu mozak bi se

vrlo brzo ostetio.

SA

AV

Normalno elektricno provodenje u srcu dopusta da se impuls, koji se generise sa sinoatrial (SA) cvorom prenosi I stimulise miokard (misic srca).

Kada je miokard stimulisan, on se kontrahuje I tako pumpa krv u telo.

Elektricni impuls se siri preko specijalnog puta od SA cvora do Atrioventricular (AV)cvora.

AV cvor funkcionise kao kriticno kasnjenje u provodnom sistemu. Bez tog kasnjenja predkomora I komora bi se kontahovale u isto vreme I krv ne bi tekla efikasno iz predkomore u komoru.

SA

AV

Provodenje ljudskog srca

Sazetak

Source:

Electricni udar

• Opasnosti od elektricnog udara

• Efekat elektriciteta na telo

• Kako se dobija elektricni udar?

• Mali napon ne znaci malu opasnost

Electricni udar

Steta od elektricnog udara je rezultat proticanja struje kroz telo.

Struja (A) Efekat

0.001 Moze se osetiti

0.005 bol

0.010 Uzrokuje nevoljne misicne

kontrakcije (spasme)

0.015 Uzrokuje gubitak kontrole

misica

0.070 Ako ide kroz srce, ozbiljne

posledice; verovatno fatalne

ako struja traje vise od 1 s

Efekti elektricnog udara na ljudsko telo

Iz Omovog zakona znamo da struja zavisi od napona I elektricne otpornosti.

Suva koza ima otpornost oko 100,000 Ω.

Otpornost pada do 100 Ω

kada je koza vlazna I slana.

Najaca struja tece putem najmanjeg otpora

Source:

OSHA.GOV

Electricni udar• Electricni udar se pojavljuje kada telo

postane deo elektricnog kola.

• Struja ulazi u telo u jednoj tacki I izlazi u

drugoj.

Source:

Elektricni sok se pojavljuje kada

je covek u kontaktu sa:

Zicom koja je pod

naponom.

Metalnim delom

masine koja je pod

naponom a takode je

covek I u kontaktu sa

zemljom.

Electricni sok3 Primarna faktora koja uticu na

ozbiljnost soka

Jacina struje koja prolazi kroz telo;

Put struje kroz telo;

Vreme trajanja toka struje kroz telo

Source: OSHA Construction eTool

Electricni udar

Od desne ruke kroz

desnu nogu

Electricni udarOd leve ruke

kroz levu nogu

Electricni sokOd ruke ka ruci

Source:

Electric Shock

Od noge ka

nozi

Electricna opekotina

Source: OSHA Construction eTools

21-Oct-17

Proveri sebe

Ako je otpornost koze 100,000 Ω, kolika ce struja proci kroz tebe ako dotaknes electricnu uticnicu (220 volti)?

Kolika ce struja proteci ako je otpornost koze samo 100 Ω?

21-Oct-17

Jednosmerna I naizmenicna struja

Jednosmerna struja- Direct current (DC) je struja koja tece samo u jednom smeru.

Naizmenicna struja-Alternating current (AC) je struja koja naiymenicno tece napred-nazad.

DC nasuprot AC

Lako se stvara DC struja koristeci baterije koje takodje imaju mali napon.

Za glavnu elektricnu mrezu imamo manje Omsko grejanje ako se koristi visoki napon AC umesto DC.

21-Oct-17

Electroni I provodnici

Elektroni u zici su u

stalnom, brzom I

haoticnom kretanju.

Sa DC strujom oni se

polako pomeraju duz

zice.

Sa AC strujom elektroni

idu napred-nazad.

Bez napona

Sa naponom

Kada postoji potencijalna razlika naelektrisane cestice pocinju da se krecu sa

mesta najveceg potencijala ka mestu najmanjeg potencijala. Elektricna struja

je definisana

I=Q/t [A]

Kolicina naelektrisanja koje u jedinici vremena produ kroz poprecni presek

provodnika.

21-Oct-17

Otpornost & Temperatura

Batterija

STRUJA

Ampermetar

Otpornost u materijalu se

smanjuje kada se materijal

hladi, jer elektroni se ne

sudaraju tada cesto sa

atomima.

Bez napona

Sa

naponom

Sa naponom

& hladenjem

Struja raste sa hladenjem zice

21-Oct-17

Omsko grejanje

Elektroni na svom putu

udaraju u atome u

provodniku I tako

greju materijal.

Toster

21-Oct-17

Grejanje stakla na autu I

uklanjanje maglenjaOmsko grejanje omogucava isparavanje kapljica

na prozorima kola.

21-Oct-17 Physics 1 (Garcia) SJSU

Omsko przenje

Struja prolazi kroz virslu generisuci

dovoljno toplote da je isprzi.

• Electricna snaga I Electricni rad:

– Sva elektricna kola imaju tri zajednicka elementa.

• Naponski izvor.

• Elektricni uredaj

• Provodne kablove (zice).

– Rad izvrsen (W) naponskim izvorom je jednak radu elektricnog polja u elektricnom uredaju,

Rad = Snaga x Vreme.

• Electricni potencijal se meri u Dzulima/Kulonu a velicina koja se naziva kolicina naelektrisanja se meri u Kulonima, tako da se electricni rad meri u Dzulima.

• Dzul/sekundi je jedinica za snagu I naziva se Vat.

Snaga = struja x potencijal

ili, P = I V

21-Oct-17 Physics 1 (Garcia) SJSU

Electricna snaga

Snaga je brzina predaje energije.

Snaga = (Napon) x (struja)

Npr,

(100 W) = (220 V) x ( 5/11 A)

Mrezni napon u US

je 120 Volti.

U Evropi je 220

Volti.

Kako se izrazava toplotni efekat proticanjem struje?

•W = I2 . R. t

toplota = jacina struje2 × otpornost × vreme

U=R x I; I=U/R; R=U/I

21-Oct-17

Proveri sebe

KW (kilovat) je 1000 W, a kilovat-sat je kolicina energije koja se potrosi u jednom satu sa brzinom od jednog kilovata.

Ako elektricna energija kosta 5 centi po kilovat-satu, koliko ce nas kostati ako sijalica od 100 w radi 10 sati?

Koliko ce kostati rad mikrotalasne pecnice snage 1200W za 10 minuta?

21-Oct-17

Prosta elektricna kola

Kombinujuci elemente

kola (bateriju, zice,

sijalice, otpornike itd.)

u razlicitim

aranzmanima mogu

dati razlicite rezultate.

Rezultat se moze

predvideti koristeci se

Omovim zakonom.

Ova tri kola su ekvivalentna

21-Oct-17

Serijska kola

Ista struja prolazi kroz svaki element.

Ako izdvojimo jednu od sijalica kolo ce se prekinuti I ostale sijalice nece svetliti

21-Oct-17

Paralelna kola

Ako odvojimo jednu sijalicu ostale ce svetleti sa istim sjajem.

Isti napon je na svakoj sijalici; struja se deli

kroz svaku granu.

21-Oct-17

Proveri sebe

Koja sijalica “vuce” najvise struje?

Sta ce se dogoditi ako je sijalica A odvijena?

Sta ce se dogoditi ako je sijalica C odvijena?

Otpornici u seriji

• Otpornici se mogu povezati u seriji; struja tece kroz njih tj. jednog pojednog. Smer struje je

oznacen strelicom.

• Treba primetiti da, posto ima samo jedan put za struju da tece, tj, struja kroz svaki od tri otpornika je ista.

• I1= I2 = I3

• Takode ukupni pad napona na svim otpornicima mora biti jednak naponu baterije:

• V ukupno = V1+V2+V3

Otpornici u seriji

• Ekvivalentna otpornost za otpornike

serijski povezane.

• R ekvivalent = R1 + R2 + R3

Otpornici u paraleli

• Otpornici se mogu granati iz jedne tacke koja se naziva cvorom I slivati u drugi cvor. To je poznato kao paralelna veza. Kroz svaki od tri otpornika tece struja

izmedu tacaka A i B.

• U tacki A, potencijal mora biti isti za

svaki otpornik. Slicno, u tacki B,

potencijal mora biti isti za svaki otpornik.

• Tako, izmedu tacaka A i B, potencijalna

razlika je ista. Tako je kod paralelne

veze isti napon na svakom otporniku.

• V1 =V2 = V3

• ATakodje, struja se razdvaja kada tece

od A do B. Tako je, suma struja kroz tri

grane jednaka struji koja dotice u tacku

A I struji koja istice iz tacke B.

• I = I1 +I2 + I3

Otpornici u paraleli

• I = I1 +I2 + I3

• Koristeci Omov zakon, to je ekvivalentno:

•

Otpornici u paraleli

• Mi vidimo da su svi naponi isti, tako da

kratimo V-ove I ostaje

21-Oct-17

Preopterecenje kola

Vise uredjaja prikljucenih u

paraleli “vuku” vise struje.

Velika struja moze izazvati

znacajno Omsko zagrevanje

u zicama I time uvecati rizik

od pozara.

Zastita od preopterecenja je

osigurac.

21-Oct-17

Osiguraci & prekidaci koola

Osigurac je dizajniran da se istopi (zbog omskog zagrevanja) kada je struja suvise velika.

Prekidac kola radi isti posao bez potrebe zamene; prosto je potrebno samo vratiti preklopnik.

osigurac

Prekidac kolo

21-Oct-17

Proveri sebe

Ako je fen za kosu snage 1200 W prikljucen

na mrezu od 220 V, koliku struju ce “vuci”?

Koliko fenova mozemo ukljuciti u isto vreme

da ne bi pregoreo osigurac od 30 A?

Magnetisam

Svi dolazili u dodir sa magnetima. U magnetu

imamo magnetske polobe – severni I juzni pol.

– Pol koji se orijentise prema severu se naziva Severni pol.

– Pol koji se orijentise prema jugu se naziva Juzni pol.

Iisti polovi se odbijaju a razliciti privlace.

Svaki magnet ima krajeve ili polove gde su

magnetne osobine (polje) najskoncentrisanije. Kao

sto se vidi na slici vise gvozdenih opiljaka je

skoncentrisano na polovima I pored toga su njihove

pozicije uredene duz linija magnetnog polja.

• Magnetna polja:

– Magnet koji se dovede blizu nekog drugog magneta “oseca” njegovo magnetno polje.

• Magnetno polje se moze reprezentovati pomocu

linija polja.

– Jacina magnetnog polja je veca kada su linije blize medusobno i slabija kada su one dalje jedna od druge.

Te linije mapiraju magnetno polje oko magneta. Igla

kompasa ce pratiti te linijegde ce severni pol

pokazivati smer polja.

• Izvori magnetnog polja:

– Stalni magneti:

• Pokretni elektroni produkuju magnetna polja.

• U vecini materijala ta magnetna polja ponistavaju jedno drugo I tako neutralizuju ukupni magnetni efekat.

• U drugim materijalima kao sto su gvozde, kobalt, I nikal, atomi se ponasaju kao tanki magneti zbog odredjene orijentacije elektrona unutra atoma.

–Ti atomi se grupisu u tanke regione koji se nazivaju magnetski domeni.

Nasa Zemlja je veliki magnet.

• Misli se da Zemljin magnet generise kretanje naelektrisanja u rastopljenoj lavi ispod Zemljine kore.

• Jezgro Zemlje je verovatno komponovano od gvozda I nikla koji se krecu usled rotacije Zemlje, kreirajuci elektricne struje koje I rezultira Zemljinim magnetnim poljem.

Zemljino magnetno

polje. Primetiti da se

magnetni pol ne poklapa sa geografskim polom. Notirati takodje da se na severnom polu nalazi juzni pol magneta I severni pol kompasa ce biti privucen I usmeren u pravcu severnog pola jer se razliciti polovi privlace.

Magnet kad se podeli oba dela ponovo deluju kao

magneti tj., polovi uvek dolaze u paru I ne mogu se

polovi razdvojiti.

Electricne struje

i

Magnetisam

Ersted (Oersted) je otkrio

da se igla kompasa kod

zice (A) orijentise prema severu kada nema struje,

(B) postavlja pod pravim uglom u odnosu na provodnik, kada struja tece u jednom smeru, i

(C) postavlja pod pravim uglom ali u suprotnom smeru kad struja tece u suprotnom smeru.

(A) U komadu gvozdja, magnetni domeni su haoticno orijentisani I ponistavaju ukupni magnetski efekat(nije namagnetisan). (B) Kad se dovde spoljasnje magnetno polje, magnetni domeni se preorijentisu I gvozde postajenamagnetisano.

Igla kompasa pokazuje postojanje I orijentaciju magnetnog polja oko pravolinijskog provodnika.

Kada struja prolazi

kroz cilindricne

namotaje zice, tzv.,

solenoid, tada se

produkuje magnetno

polje kao kod stalnog

magneta. Solenoid se

tada naziva

elektromagnet.

Electromagnetska Indukcija

• Indukovana struja:

– Ako se navojci zice krecu u magnetnom polju indukovace se napon u zici.

• Napon se naziva indukovani naoon a rezultujuca struja-

indukovana struja.

• Ova pojava se zove electromagnetska indukcija.

Indukovana struja u navojku koji se krece u

magnetnom polju.

Smer struje zavisi od smera kretanja.

KRAJ

Hvala na paznji

Srecni praznici I srecno na ispitu